Haptic -käsine sokeille: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Haptic -käsine on sokeille ja/tai näkövammaisille tarkoitettu laite, joka antaa käyttäjälle tietoa esteistä heidän välittömässä ympäristössään. Käsine käyttää kahta ultraääni -anturia, jotka ilmoittavat esineiden etäisyyden ja suunnan. Riippuen siitä, mitä nämä anturit havaitsevat, käsineeseen sijoitetut tärinämoottorit värisevät ainutlaatuisilla kuvioilla välittääkseen nämä tiedot käyttäjälle.

Vaihe 1: Tarvikkeiden luettelo

Elektroninen:

- #1201: Värisevä minimoottorilevy - ERM (x4) [1,95 dollaria.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic -moottorisäädin (x4) [7,95 dollaria].

- #659: FLORA - puettava elektroninen alusta - Arduino -yhteensopiva [14,95 dollaria]

- HC-SR04-ultraääni-etäisyysanturit (x2) [2,99 dollaria].

- #2717: TCA9548A I2C -multiplekseri [6,95 dollaria]

- #3287: 3 AA -paristopidike JST -liittimellä [2,95 dollaria]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Neljänneskokoinen leipälevypiirilevy- Single [2,95 dollaria]

- Nauhakaapeli

- 200 ja 220 ohmin vastukset

Valmistus:

- Tarranauhat [2,98 dollaria]

- #615: Neulasarja - 3/9 kokoa - 20 neulaa [1,95 dollaria]

- Neopreeni tai muu kestävä kangas

Kokonaiskustannukset: 78,31 dollaria

Suurin osa komponenteista ostettiin Adafruit.com -sivustolta

Vaihe 2: Breadboarding

Ensimmäinen askel on liittää kaikki komponentit leipälevyn avulla, jotta voit varmistaa, että ne kaikki toimivat oikein, ennen kuin kiinnität ne lopputuotteeseen. Seuraava piirikaavio ja kuva antavat sinulle käsityksen siitä, mihin kaikki on kytkettävä. Tässä on erittely kunkin komponentin toiminnasta:

Arduino Uno/FLORA

Tämä on mikro -ohjain, joka on ohjelmoitava osa. Se antaa myös virtaa kaikille akun osille. Liitin aluksi kaiken Arduino Unoon, koska siinä on 5 voltin jännite, mutta korvasin sen sitten FLORAlla ja 3 AA -paristolla (4,5 V).

Haptic -moottorin ohjain

Nämä ohjaimet kytkeytyvät suoraan kuhunkin värähtelymoottoriin ja mahdollistavat kunkin tärytysmoottorin ohjelmoinnin toisistaan riippumatta, ja niillä on myös se etu, että ne sisältävät ennalta kiinteän värähtelytehtokirjaston. Nämä eivät ole ratkaisevia käsineen toiminnalle, mutta helpottavat huomattavasti ohjelmointia, koska sinun ei tarvitse ohjelmoida omia värähtelykuvioita tyhjästä.

Moniplekseri

Tämä yksinkertaisesti toimii eräänlaisena laajentimena, koska FLORAssa ei ole tarpeeksi SCL/SDA -nastoja kaikkien haptimoottorinohjainten majoittamiseen. Sen avulla voit myös kommunikoida jokaisen haptisen moottorin ohjaimen kanssa itsenäisesti määrittämällä jokaiselle yksilöllisen osoitteen.

Tärinämoottorit

Nämä tarjoavat käyttäjälle haptista palautetta. Ne värisevät tietyissä malleissa sen mukaan, miten ohjelmoit ne. Täällä lisää niiden toiminnasta.

Ultraääni -anturit

Nämä anturit mittaavat edessä olevien esineiden etäisyyden. He tekevät tämän lähettämällä "laukaisusignaalin", joka pomppii pois läheisistä esineistä ja palaa "kaiku" -signaalina. Ohjelma voi tulkita viiveen ja laskea likimääräisen matkan. Muista merkitä ne "vasemmalle" ja "oikealle", jotta et sekoitu myöhemmin. Täällä lisää niiden toiminnasta.

Vaihe 3: Koodaus

Nyt kun kaikki on yhdistetty, voit ladata koodin FLORAasi ja testata sitä. Lataa alla oleva tiedosto ja tarvittavat kirjastot (linkki alla). Tässä esimerkkikoodissa on yllä olevassa taulukossa luetellut toiminnot.

Testaa koodi asettamalla suuri litteä esine alle 6 tuuman etäisyydelle oikealla olevasta ultraäänianturista. Junan RBG: n pitäisi vilkkua nopeasti sinisenä. Kun siirrät kohdetta kauemmaksi, vilkkumisen pitäisi hidastua nopeammin. Samanaikaisesti yksi värähtelymoottoreista (joka myöhemmin asetetaan peukalolle) värisee nopeasti, kun kohde on alle 6 tuuman päässä, ja alkaa värähdellä pienemmällä teholla, kun siirrät objektia kauemmas. Sama kuvio tulee pitää vasemmanpuoleisessa ultraäänianturissa, vain oranssin valon sijaan

Olin lisännyt lisäominaisuuden, joka on, että RBG: n pitäisi vilkkua vaaleanpunaisena ja keskisormen ja kämmenvärähtelyanturien värähdellä, kun molemmat anturit havaitsevat kohteen, joka on alle 6 tuuman päässä. Tämä ominaisuus ei kuitenkaan ole kovin luotettava. Pidin keskisormen ja kämmenvärähtelyn moottorit lopullisessa suunnittelussa siltä varalta, että ihmiset haluavat keksiä luovemman toiminnon heille.

* ÄLÄ* liitä FLORA -korttia tietokoneeseen USB -liitännän kautta, kun ulkoinen akku on vielä kytketty! Irrota se aina ensin ulkoisesta akusta.

* ENNEN* tässä annetun esimerkkikoodin lataamista sinun on ladattava seuraavat kirjastot/ohjaimet:

learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-se…

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Jos koodi ei näytä toimivan tai anturit/moottorit eivät vastaa:

- Varmista, että olet valinnut oikean COM -portin Arduino -ohjelmassa.

- Varmista, että tärinämoottorisi on kytketty täysin leipälevyn/haptimoottorin ohjaimiin. Niitä yhdistävät johdot ovat erittäin ohuita ja voivat helposti löystyä.

- Tarkista vielä kerran, ettet ole sekoittanut SCL/SDA -johtoja (multiplekseri) tai ECHO- ja TRIG -johtoja (ultraäänianturi). Se ei toimi, jos ne vaihdetaan.

- Jos kaikki toimii normaalisti, kun se on kytketty USB -liitännän kautta, mutta ei toimi, kun se on liitetty ulkoisiin paristoihin, on todennäköisesti aika vaihtaa ne uusiin paristoihin.

Vaihe 4: Datayhteyksien juottaminen

Nyt kun koodi on vahvistettu toimivaksi, voit aloittaa lopputuotteen kokoamisen. Aloitin piirtämällä ensin kaikki liitokset käden ääriviivoihin nähdäkseni kaikki lopulliset yhteydet. Keskityin ensin kaikkiin datayhteyksiin ja sitten johdotin lopussa sähkö- ja maajohdot. Myös tässä vaiheessa unohdin juottaa vastukset ultraääni -antureiden (hups) ECHO- ja GND -nastoihin, joten ne eivät ole kuvassa. Päätin lisätä ne, kun liitin ultraääni -anturit hansikan keskellä olevaan "napaan".

Aloitin juottamalla kaikki liitännät FLORAan ja pääsin ylös multiplekserin, haptimoottorin ohjaimien ja tärinämoottoreiden kautta. Vahvistin yhteyksiä kuumaliimalla, kutisteputkella ja sähköteipillä.

Kaikissa kuvissa langan väri vastaa seuraavia yhteyksiä:

PUNAINEN: teho

MUSTA: jauhettu

KELTAINEN: scl

VALKOINEN: sda

VIHREÄ: moottori (-)

HARMAA: moottori (+)

RUSKEA: ultraäänianturin kaiku

ORANSSI: ultraäänianturin trig

Vaihe 5: Käsineen valmistus

Käsine koostuu seuraavista osista:

- Pääkäsineen runko (joka pitää kämmenvärähtelyn)

- 3 sormihihnaa (vaaleanpunainen, keskimmäinen, peukalo), jotka pitävät 3 tärinämoottoria

- Käsihihna akun pitämiseksi

Päätin yksinkertaisuuden vuoksi sormettomasta käsineestä, ja voit nähdä yllä olevan yleisen mallin. Tämä luonnos ei ole mittakaavassa, ja joudut todennäköisesti säätämään mitoitusta kätesi mukaan. Se on tarkoitettu käytettäväksi vasemmalla kädellä. Jäljitin ensin mallin jonkin kankaan alapuolelle ja leikkasin sen sitten Xacto -veitsellä. Muotoilin sormenpalat leikkaamalla kangasnauhat, jotka olivat riittävän pitkiä sormien ympärille, ja ompelemalla tarranauhat pitämään ne paikallaan. Tein sitten pussit värähtelymoottoreiden sijoittamiseksi ja ompelen ne sormihihnoihin sekä pääkäsineiden rungon alapuolen keskelle (lähellä kämmentä).

Tämä malli vaatii minimaalisen ompelun, ja ompelin vain seuraavissa tilanteissa:

- Kiinnitä/vahvista tarranauhat kankaaseen.

- Ompele tärinämoottoripussit sormihihnoille ja pääkäsineen runkoon.

- Rakenna paristokotelo käsivarteen.

Vaihe 6: Kokoonpano (osa 1)

Nyt kun käsine on koottu ja kaikki johdotukset on tehty, aloin kiinnittää sähkökomponentteja käsineeseen. Tässä vaiheessa seurasin aiemmin tekemääni piirustusta ja asetin kaikki palat. Sitten aloin ompelemaan ne langalla. Päätin sijoittaa haptiset moottorinohjaimet käsineen vasemmalle puolelle sijasta, koska se oli järkevämpää näin, kun aloitin kokoonpanon.

Vaihe 7: Asennus (Osa 2 - PWR + GND)

Lopuksi liitin kaikki komponentit sähköön ja maahan. Tätä varten asensin maadoitus- ja virtakiskon pienelle leipälevylleni yhdistämällä sen FLORAn gnd- ja pwr -laitteisiin. Liitin haptimoottorin ohjaimet ja multiplekserin näihin kiskoihin. Liitin sitten ultraäänianturit pwr- ja gnd -laitteisiin, mutta käytin myös leipälevyn lisätilaa lisäämään aiemmin unohtamiani vastuksia. Nämä vastukset ovat välttämättömiä, koska ne muodostavat jakajan, joka alentaa ECHO -signaalin jännitettä, joka palaa FLORAan.

Oli hieman epävarmaa juottaa gnd- ja pwr -liitännät sen jälkeen, kun kaikki oli jo ommeltu, joten saatat haluta tehdä kaikki juotokset ensin. Minun oli järkevää odottaa, koska en vieläkään ollut täysin varma, mikä kaikkien komponenttien lopullinen asettelu tulee olemaan.

Käyttämällä Gorilla -liimaa, kiinnitin hansikkaaseen pienen puunpalan korottaaksesi leipälautaa ja lisäsin tarranauhan kiinnittääksesi leipälevyn puuhun (katso yllä oleva kuva). Tein tämän, jotta voisin helposti nostaa sen ylös ja tarkistaa shortsit.

Viimeinen vaihe on liimata ultraäänianturit kuumalla liimalla korotetun leipälevyn kummallekin puolelle.

Ja VALMIS!